KELOMPOK 7 – OTTO CYCLE TERMODINAMIKA

ANGGOTA : 1. Nur Maulida 2513100045 2. Leddy Claudia 2513100049 3. ElitaMeilinda 2513100083 4. Novi Elyka Soundaque 2513100085 5. Aulia Chairul Nisa 2513100093

Turbin Gas

Motor Pembakaran Dalam Bertorak• Pengapian – Nyala • Kompresi - Nyala

APLIKASI MOTOR PEMBAKARAN DALAM BERTORAK MobilTrukKereta

PISTON Top dead center Bottom dead center Volume perpindahan Rasio kompresi Parameter kinerja Mep (mean effective pressure) = kerja netto untuk satu siklus / volume perpindahan

IDEALISASI PROSES DAUR OTTO1. Fluida kerja dari awal proses hingga akhir proses.2. Panas jenis dianggap konstan meskipun terjadi

perubahan temperatur pada udara.3. Proses kompresi dan ekspansi berlangsung secara

adiabatik, tidak terjadi perpindahan panas antara gas dan dinding silinder.

4. Sifat-sifat kimia fluida kerja tidak berubah selama siklus berlangsung.

5. Motor 2 (dua) langkah mempunyai siklus termodinamika yang sama dengan motor 4 (empat) langkah.

Siklus Otto adalah siklus thermodinamika yang paling banyak digunakan dalam kehidupan manusia seperti pada mobil dan sepeda motor berbahan bakar bensin.

Proses 1-2: proses kompresi isentropic (adiabatic reversible) dimana piston bergerak menuju TMA (titik mati atas) mengkompresikan udara sehingga tekanan dan temperatur udara naikProses 2-3: proses perpindahan panas - volume konstan ke udara ketika piston berada di pusat TMAProses 3-4: proses ekspansi isentropikProses 4-1: volume konstan dimana panas ditolak dari udara ketika piston berada di pusat TMB (titik mati bawah)

DAUR OTTO – OTTO CYCLE

CYCLE ANALYSISDaur otto terdiri dari 2 proses :-Proses 1-2 dan 3-4 : Terdapat kerja, tapi tidak ada perpindahan panas

-Proses 2-3 dan 4-1 : Terdapat perpindahan panas, tapi tidak ada kerja

Efisiensi Thermal

𝑊 12𝑚 =𝑢2−𝑢1

𝑄41𝑚 =𝑢 4−𝑢1

𝑄23𝑚 =𝑢3−𝑢2

𝑊 34𝑚 =𝑢3−𝑢4

𝑊𝑐𝑦𝑐𝑙𝑒𝑚 =

𝑊 34𝑚 −𝑊 12

𝑚 =(𝑢3−𝑢4 )−(𝑢2−𝑢1)

𝑊𝑐𝑦𝑐𝑙𝑒𝑚 =

𝑄23𝑚 −𝑄41𝑚 =(𝑢3−𝑢2 )−(𝑢 4−𝑢1)

ɳ

CYCLE ANALYSIS (CON’T)

k = Cp/Cv

𝑣 𝑟 2=𝑣𝑟1 (𝑉 2𝑉 1 )=𝑣𝑟 1𝑟

𝑣 𝑟 4=𝑣𝑟 3(𝑉 4𝑉 3 )=𝑟𝑣𝑟 3

𝑇 2𝑇 1=(𝑉 1𝑉 2 )

𝑘− 1=𝑟 𝑘− 1

𝑇 4𝑇 3=(𝑉 3𝑉 4 )

𝑘−1=

1𝑟𝑘−1

ɳ ɳ 𝑇 4

𝑇 1=𝑇 3𝑇 2

ɳ

CONTOH SOALAn air-standard Otto cycle has a compression ratio of 8,5. Atthe beginning of compression, p1 =100 kPa and T1 = 300K. The heat addition per unit mass of air is 1400 kJ/kg.Determine : (a) the net work, in kJ per kg of air.(b) the thermal efficiency of the cycle.(c) the mean effective pressure, in kPa.

Soal diambil dari buku Fundamentals of engineering thermodynamicsSeventh Edition

Nomor 9.1 bab Gas Power Systems

PEMBAHASAN Diketahui: sebuah air-standard otto cycle yang telah diketahui compression ratio dan spesifikasi pada awal kompresi. Pertambahan panas per unit massa dari udara diberikan. Ditanya : tentukan (a) net work per unit massa dari udara (b) efisiensi termal (c) mean effective pressure

udaraV1/V2 = 8,5Q23/m = 1400 kJ/kgP1 = 100 kPaT1 = 300 K

Skema dan data:

Asumsi : 1. Udara dalam piston merupakan sistem tertutup 2. Proses kompresi dan ekspansi merupakan adiabatik 3. Semua proses reversible 4. Udara dianggap merupakan gas ideal 5. Energi kinetik dan potensial diabaikan

PEMBAHASAN (CON’T)

Analisa: Pertama, pastikan setiap komponen dari daur otto dengan melihat tabel A22.State 1 : P1 = 100 kPa ; T1 = 300K, maka U1 = 214.07 kJ/kg , Vr1 = 621,2

State 2 : Untuk proses kompresi isentropikVr2 = = Dengan melakukan interpolasi maka didapatkan

T2 = 688,2 K ; U2 = 503,06 kJ/kg

PEMBAHASAN (CON’T)

State 3 : energi dalam U3 didapatkan dengan menggunakan keseimbangan energy pada proses 2-3 sebagai berikut :

m (U3-U2) = Q23 – W23

PEMBAHASAN (CON’T)

0

State 4 : untuk proses ekspansi isentropikVr4 = =

maka, T4 = 1156,1 K dan U4 = 894,5 kJ/kg

U3 = Q23/m + U2= 1400 + 503,06 = 1903,06 kJ/kg

maka, T3 = 2231,9 K dan Vr3 = 1,91

(a.) Menghitung net work, Wcycle = Qcycle

(b.) Efisiensi thermal

(c.) mean effective pressure (MEP)

PEMBAHASAN (CON’T)

=

= 719,57 kJ/kg

ɳ=

mep =

Hitung v1 : v1 = = 0,861 Jadi, mep =

PEMBAHASAN (CON’T)

THANKYOU